М/с

Принимаем общее число колпачков N = 9 при шаге s₁ = 150 и число отверстий в каждом колпачке n₀ = 16, ω_г= 25 м/с.

Тогда при скорости истечения ω_ист 45 м/с диаметр отверстия:

d₀ = ((4∙L)/(π∙ ρ_с.г.∙ ω_ист ∙N∙ n₀))^0,5, (3.5.3.30)

где ρ_с.г. - плотность сухих дымовых газов, равная 0, 584 кг/м³.

d₀ = ((4∙0,23)/(3,14∙0,584∙45∙9∙16)) ^0,5 = 0,0088 м. (3.5.3.31)

Диаметр центрального отверстия колпачка:

d₂ = ((4∙L)/(π∙ ρ_с.г.∙ ω_г ∙N))^0,5,(3.5.3.32)

d₂ = ((4∙0,23)/(3,14∙0,584∙25∙9)) ^0,5 = 0,047 м. (3.5.3.33)

Отношение площадей отверстий:

n = ω_г/ω_ист, (3.5.3.34)

n = 25/45 = 0,56. (3.5.3.35)

Живое сечение решетки:

φ = ω_р/ω_ист, (3.5.3.36)

φ = 1,17/45 = 0,026.(3.5.3.37)

Коэффициент гидродинамического сопротивления вычисляем по формуле:

ζ= 1,55∙φ^0,07∙(2,9∙n²∙(d₀ / d₂)⁴ + 2,5)* (ω_ист∙d₀ / υ_г)^-0,07, (3.5.3.38)

ζ= 1,55∙0,02^0,07∙(2,9∙0,42²∙(0,0088 / 0,047)⁴ + 2,5)* (3.5.3.39)

*(45∙0,0088 / 23,9∙10^-6)^-0,07 = 1,5.

Зная значение этого коэффициента, можем вычислить аэродинамическое сопротивление решетки:

Р_р = ζ∙( ρ_с.г.∙ ω_ист²/2), (3.5.3.40)

Р_р = 1,5∙(0,584∙45²/2) = 887 Па.(3.5.3.41)

Аэродинамическое сопротивление кипящего слоя:

Р_к.с. = Н∙ρ_с∙g(1 - ε), (3.5.3.42)

где ρ_с - плотность слюды флогопит, равная 2700 кг/м³;

ε - порозность в рабочих условиях, равная 0,8.

Р_к.с. = 0,4∙2700∙9,81∙(1 - 0,7) = 3178 Па. (3.5.3.43)

Живое сечение решетки не должно превышать (в долях единицы) 0,05. Аэродинамическое сопротивление решетки должно составлять около 30% от сопротивления слоя. При несоответствии полученных параметров (φ и Р_р) данным требованиям необходимо задаться другой скоростью истечении ω_ист либо изменить конструктивные характеристики и повторить расчет.

Поскольку соотношение Р_к.с./Р_р = 3,5, расчет газораспределительной решетки считаем законченным. [5], [6], [7] После проведенных расчетов необходимо определить, какой формы будет сушильная камера, для этого проверим условие уноса мелких частиц из аппарата. Принимает размер мелкой частицы равным 0,1 мм. Тогда Критерий Архимеда для частиц с минимальным диаметром:

Ar = [(g∙d_min³)/υ_г²] ∙ [(ρ_с - ρ_г)/ρ_г],(3.5.3.44)

где d_min - размер мелких частиц слоя, равный 0,1 мм; ρ_с - плотность слюды флогопит, равная 2700 кг/м³; ρ_г - средняя плотность газов в слое, равная 0,944 кг/м³; υ_г - кинематический коэффициент вязкости газа, равный 23,9∙10^-6 м²/с.

Ar = [(9,81∙0,1³∙10^-9)/2,39² ∙ 10^-10]*[(2700 - 0,944)/0,944] = 49,2. (3.5.3.45)

Определяем критерий Рейнольдса, соответствующий началу ожижения слоя:

Re= Ar/(18 + 0,61∙(Ar^0,5)), (3.5.3.46)

Re= 49,2/(18 + 0,61∙(49,2^0,5)) = 2,21. (3.5.3.47)

Тогда скорость витания частиц равна:

ω_в= Re∙( υ_г/ d_min), (3.5.3.48)

ω_кр= 2,21∙(23,9 ∙ 10^-6/0,1∙10^-3) = 0,53 м/с. (3.5.3.49)

Полученное значение скорости витания частиц меньше, чем рабочая скорость подачи газа по (3.5.3.11). Поэтому для снижения уноса частиц корпус сушильной камеры выполняем расширяющимся над газораспределительной решеткой. [8]

В результате выполненного расчета сушилка с кипящим слоем расширяющегося по высоте сечения имеет следующие характеристики:

диаметр аппарата D₁ = 0,53 м;

высота сепарационной зоны аппарата H_сеп = 1,6 м;

высота аппарата от газораспределительной решетки до газохода H_а = 2 м;

высота кипящего слоя H = 0,4 м.